TW202202088A

TW202202088A - 連續血壓量測方法與裝置

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Publication number: TW202202088A
Application number: TW109123387A
Authority: TW
Inventors: 林顯豐; 王廷瑋; 陳文翔; 朱效緯; 石圜達; 許博鈞; 黃郁昕; 鄭浩民
Original assignee: 麗臺科技股份有限公司; 國立交通大學
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-16

Abstract

一種連續血壓量測方法與裝置。該方法包括：量測受測者的起始血壓；利用至少一種生理訊號，逐次心跳量測出所述受測者之脈搏傳導時間；逐次心跳量測所述受測者之血管管徑的變化；以及利用所述脈搏傳導時間與所述血管管徑的所述變化，計算所述受測者的相對於所述起始血壓的血壓變化。

Description

連續血壓量測方法與裝置

本發明是有關於一種血壓量測方法與裝置，且特別是有關於一種利用時間域與空間域之血壓量測方法與裝置。

目前市面上壓袋式血壓計是利用壓脈袋進行充、放氣來進行收縮壓(systolic blood pressure，SBP)及舒張壓(diastolic blood pressure，DBP)的量測，為目前公認的標準血壓量測方法。但此方式僅能提供一次性的血壓量測值。對於患有血壓疾病的病患，目前市面上的血壓計是無法達到即時監控血壓的目的。

文獻上以及目前穿戴式產品上常使用脈搏傳導時間(Pulse transition time, PTT)，利用PTT與血壓有負相關 (血流傳導在單位距離內需要花費較多的時間，意即血壓較低)，作為估計血壓的方法。然而，此方法僅透過PTT一個血壓相關參數進行分析，而忽略血管管徑變化參數，在血壓精準度上有待保留。

因此，有需要發展出能夠提高血壓量測精確度的連續血壓量測方法與裝置。

依據本發明一實施例，提供一種連續血壓量測方法，其包括：量測受測者的起始血壓；利用至少一種生理訊號，逐次心跳量測出所述受測者之脈搏傳導時間；逐次心跳量測所述受測者之血管管徑的變化；以及利用所述脈搏傳導時間與所述血管管徑的所述變化，計算所述受測者的相對於所述起始血壓的血壓變化。

在上述方法中，生理訊號可以包括但不限於：心電圖訊號、光電容積圖訊號、體阻抗容積圖訊號、阻抗心動圖訊號、心衝擊描記圖訊號等。此外，在上述方法中，脈搏傳導時間也可以由受測者的血壓推導而得。

在上述方法中，血管管徑的變化可以利用電阻抗成像技術進行量測。此外，在上述方法中，血管管徑的變化可以利用超音波裝置進行量測。

在上述方法中，受測者的所述血壓是基於下列關係式進行計算：

，其中，ΔP為血壓變化，ρ為血液密度，D為量測脈搏傳導時間之感測器間的距離，PTT為脈搏傳導時間，ΔR/R所述血管管徑的所述變化。

在上述方法中，血管管徑的所述變化可以利用興趣區域演算法進行動態管徑擷取。在上述方法中，起始血壓可以由壓脈袋進行量測。

此外，依據本發明另一實施例，提供一種連續血壓量測裝置，其包括脈搏傳導時間感測單元，利用至少一種生理訊號，逐次心跳量測出受測者之脈搏傳導時間；血管管徑量測單元，逐次心跳量測受測者之血管管徑的變化；以及計算單元，利用脈搏傳導時間與血管管徑的所述變化，計算受測者的相對於起始血壓的血壓變化。

在上述裝置中，生理訊號可以包括但不限於：心電圖訊號、光電容積圖訊號、體阻抗容積圖訊號、阻抗心動圖訊號、心衝擊描記圖訊號等。此外，在上述方法中，脈搏傳導時間也可以由受測者的血壓推導而得。

在上述裝置中，血管管徑的變化可以利用電阻抗成像技術進行量測。此外，在上述方法中，血管管徑的變化可以利用超音波裝置進行量測。

在上述裝置中，受測者的所述血壓是基於下列關係式進行計算：

在上述裝置中，血管管徑的所述變化可以利用興趣區域演算法進行動態管徑擷取。在上述方法中，起始血壓可以由壓脈袋進行量測。在上述裝置中，連續血壓量測裝置可構成為穿戴式裝置

基於上述，本實施例之連續血壓量測裝置與方法可以結合時間域與空間域生理訊號分析，提高血壓量測之準確性。此外，可以使用電阻抗成像技術等進行血管管徑變化的量測，有利於穿戴式裝置之開發。此外，高精確連續血壓量測技術有利於心血管健康之長期監測，且可以提供大數據資訊作為預防醫學之應用。

脈搏傳導時間 (pulse transition tme，PTT)一般是指動脈兩位置之間所量測的脈波傳遞時間。因為脈搏傳導時間 PTT是逐次心跳(beat-to-beat)量測型，所以可以用來監控血管狀況。藉由壓袋式血壓與PTT進行多次校正得到血壓迴歸曲線公式，可以達到連續血壓量測之目的。除此之外，本實施例更進一步地採用成像技術來取得每次心跳的血管管徑變化。

據此，在時間域上採用例如PPG技術萃取出脈搏傳導時間PTT，在空間域上使用例如電阻抗成像技術(EIT)偵測血管管徑變化(ΔR/R)，藉此實現高精準度連續血壓之量測。以下將詳述本實施例的連續血壓量測方法。

圖1繪示本實施例之連續血壓量測方法的示意圖。如圖1所示，首先在步驟S100，對受測者量測起始血壓的數值P₀ 。一般而言，此起始血壓可以使用壓脈袋(cuff)進行量測。當然，也可以使用其他可行的方式進行起始血壓的量測。

接著，在步驟S102，利用至少一種生理訊號，逐次心跳(beat-to-beat)量測出受測者之脈搏傳導時間PTT。在此生理訊號可以使用心電圖(electrocardiogram，ECG)訊號、光電容積圖(photoplethysmography，PPG)訊號、體阻抗容積圖(impedance plethysmography，IPG)訊號、阻抗心動圖(impedance cardiography，ICG)訊號、心衝擊描記圖(ballistocardiology，BCG)訊號。

例如，可以使用兩個PPG感測器，或者使用ECG與PPG感測器來量測脈搏傳導時間PTT。作為一個例子，在手臂上使用IPG感測器且在手指上使用PPG感測器來量測脈搏傳導時間PTT。此外，目前在一些血壓計中，也可以利用計算前進波和反射波之延遲時間來推算出脈搏傳導時間PTT。故，在某程度上，血壓也可以作為量測脈搏傳導時間PTT的依據。

在步驟S104，逐次心跳量測所述受測者之血管管徑的變化ΔR/R，其中R為血管半徑，ΔR為血管半徑改變量。一般而言，血管管徑的變化ΔR/R可以利用電阻抗成像(electrical impedance tomography，EIT)技術來進行量測。EIT技術可以在人體表面電極上施加一微弱的電流，並測得其他電極上的電壓值。根據電壓與電流之間的關係，重構出人體內部電阻抗值或者電阻抗的變化值。此外，血管管徑的變化ΔR/R還可以利用超音波裝置(ultrasonic device)來進行量測。

透過EIT技術、超音波裝置或其他任何可行的圖像擷取技術，可以連續獲得例如手腕的EIT圖像或超音波圖像等。之後，可以使用如興趣區域(region of interest, ROI)演算法進行動態管徑擷取。

圖2A繪示脈搏傳導時間PTT的示意圖。從圖2A可以計算出逐次心跳之脈搏傳導時間PTT1、PTT2(例如，兩波峰A、B間的時間差)等。圖2B繪示血管管徑變化的示意圖。從圖2B可以看出血管半徑(mm)隨著時間的變化例，其伴隨著脈搏呈現出週期性。從圖2B所示的，便可以連續地量測到各周期的血管半徑R1、R2和變化量ΔR1、ΔR2等。由此便可以逐次心跳地計算出血管管徑變化ΔR1/R1、ΔR2/R2等。

因此，透過上述步驟S102、104可以同步地逐次心跳地計算出脈搏傳導時間PTT以及血管管徑的變化ΔR/R。亦即，在每次心跳，本實施例不僅可以在時間域量測到脈搏傳導時間PTT，還可以同步地在空間域量測到血管管徑的變化ΔR/R。

接著，在步驟S106，利用上述脈搏傳導時間PTT與血管管徑的變化ΔR/R，計算受測者的相對於起始血壓P₀ 的血壓變化ΔP。此計算可以利用如下式的布倫威爾-希爾(Bramwell-Hill)方程式來計算。

其中，ΔP為血壓變化，ρ為血液密度，D為量測脈搏傳導時間PTT之感測器間的距離，ΔR/R為血管管徑的所述變化。

在此，所謂量測脈搏傳導時間PTT之感測器間的距離D，可以舉例說明如下。例如，以兩個PPG感測器來量測脈搏傳導時間PTT，距離D便是套在兩個手指之PPG感測器間的距離。又例如以在手臂上使用IPG感測器且在手指上使用PPG感測器來量測脈搏傳導時間PTT時，距離D便是IPG感測器與PPG感測器之間的距離。

在步驟S108，利用步驟S100量測的起始血壓以及步驟S106所獲得的血壓變化，可以獲得血壓P₀ +ΔP。如此，便可以連續地對受測者進行血壓的量測。此外，本實施例所量測或計算出的血壓變化值ΔP包含時間域的脈搏傳導時間PTT以及空間域的血管管徑的所述變化ΔR/R，因此可以實現高精準度連續血壓之量測。

圖3為依據本發明實施例所繪示的連續血壓量測裝置。如圖3所示，連續血壓量測裝置100包括：脈搏傳導時間感測單元102、血管管徑量測單元104以及計算單元106。

脈搏傳導時間感測單元102可以接收並感測至少一種生理訊號，進而逐次心跳量測出受測者之脈搏傳導時間PTT，並將此脈搏傳導時間PTT提供至計算單元106。脈搏傳導時間感測單元102可以包括但不限於進行心電圖(ECG)、光電容積圖(PPG)、體阻抗容積圖(IPG)、阻抗心動圖(ICG)、心衝擊描記圖(BCG)等之感測器。

血管管徑量測單元104可以逐次心跳量測受測者之血管管徑的變化ΔR/R。血管管徑量測單元104例如可以採用EIT技術來或者採用超音波裝置來加以實施。以採用EIT技術為例，血管管徑量測單元104可以接收EIT影像，進而推算出血管管徑的變化ΔR/R。之後，將血管管徑的變化ΔR/R提供至計算單元106。

計算單元106接收來自脈搏傳導時間感測單元102的脈搏傳導時間PTT以及來自血管管徑量測單元104的血管管徑的變化ΔR/R，據此利用上述的布倫威爾-希爾方程式計算出受測者的相對於起始血壓P₀ 的血壓變化ΔP。計算單元106更可以依據起始血壓P₀ 與血壓變化ΔP來計算出血壓值P，即P₀ +ΔP。

綜上所述，本實施例可以利用時間域與空間域之生理訊號的同步量測，實現高精準度連續血壓量測裝置。與目前血壓量測的技術相較，本實施例結合時間域與空間域生理訊號分析，提高血壓量測之準確性。此外，在空間域血管管徑分析上，如果使用電阻抗成像技術或超音波裝置，此技術為非輻射性、非侵入式的醫學成像技術，具有低成本、體積小的優勢，利於穿戴式裝置之開發。還有，高精確連續血壓量測技術之開發，有利於心血管健康之長期監測，並且可以提供大數據資訊作為預防醫學之應用。

100:連續血壓量測裝置 102:脈搏傳導時間感測單元 106:計算單元 PTT、PTT1、PTT2:脈搏傳導時間 A、B:波峰 ΔR/R、ΔR1/R1、ΔR2/R2:血管管徑的變化 P₀ :起始血壓 ΔP:血壓變化 S100~S108:各流程步驟

圖1繪示本實施例之連續血壓量測方法的示意圖。圖2A繪示脈搏傳導時間的示意圖。圖2B繪示血管管徑變化的示意圖。圖3繪示本實施例之連續血壓量測裝置的示意圖。

S100~S108:各流程步驟

Claims

一種連續血壓量測方法，包括：量測受測者的起始血壓；利用至少一種生理訊號，逐次心跳量測出所述受測者之脈搏傳導時間；逐次心跳量測所述受測者之血管管徑的變化；以及利用所述脈搏傳導時間與所述血管管徑的所述變化，計算所述受測者的相對於所述起始血壓的血壓變化。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述生理訊號包括：心電圖訊號、光電容積圖訊號、體阻抗容積圖訊號、阻抗心動圖訊號、心衝擊描記圖訊號。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述脈搏傳導時間由所述受測者的血壓推導而得。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述血管管徑的所述變化是利用電阻抗成像技術進行量測。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述血管管徑的所述動態變化是利用超音波裝置進行量測。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述受測者的所述血壓是基於下列關係式進行計算：
其中，ΔP為血壓變化，ρ為血液密度，D為量測所述脈搏傳導時間之感測器間的距離，PTT為所述脈搏傳導時間，ΔR/R所述血管管徑的所述變化。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述血管管徑的所述變化是利用興趣區域演算法進行動態管徑擷取。
如請求項1所述的連續血壓量測方法，其中所述起始血壓是由壓脈袋進行量測。
一種連續血壓量測裝置，包括：脈搏傳導時間感測單元，利用至少一種生理訊號，逐次心跳量測出受測者之脈搏傳導時間；血管管徑量測單元，逐次心跳量測所述受測者之血管管徑的變化；以及計算單元，利用所述脈搏傳導時間與所述血管管徑的所述變化，計算所述受測者的相對於起始血壓的血壓變化。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述生理訊號包括：心電圖訊號、光電容積圖訊號、體阻抗容積圖訊號、阻抗心動圖訊號、心衝擊描記圖訊號。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述脈搏傳導時間由所述受測者的所述血壓推導而得。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述血管管徑的所述變化是利用電阻抗成像技術進行量測。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述血管管徑的所述動態變化是利用超音波裝置進行量測。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述受測者的所述血壓是基於下列關係式進行計算：
其中，ΔP為血壓變化，ρ為血液密度，D為量所述測脈搏傳導時間之感測器間的距離，PTT為所述脈搏傳導時間，ΔR/R所述血管管徑的所述變化。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述血管管徑的所述變化是利用興趣區域演算法進行動態管徑擷取。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述起始血壓是由壓脈袋進行量測。
如請求項7所述的連續血壓量測裝置，其中所述連續血壓量測裝置構成為穿戴式裝置。